drivhuseffekten – Store norske leksikon (original) (raw)

Drivhuseffekten

Drivhusgassene slipper gjennom den kortbølgete strålingen fra Solen, men fanger opp den langbølgete varmestrålingen fra Jorden.

Drivhuseffekten gir levelige temperaturforhold på Jorden.

Når vi bruker kull, olje og gass, slipper vi ut drivhusgasser som forsterker drivhuseffekten. Dette fører til en global oppvarming og gjør at klimaet endrer seg.

Drivhuseffekten forekommer naturlig på Jorden og andre planeter som har atmosfære. Den oppstår når drivhusgassene fanger opp varmestråling. Noe av denne varmestrålingen sendes nedover og gjør at temperaturen i lufta og ved bakken blir høyere enn den ellers ville ha vært.

Uten drivhusgassene i atmosfæren ville middeltemperaturen på Jorden ha vært så lav som minus 18 grader celsius (–18 °C). I dag er Jordens middeltemperatur omkring 15 °C.

Planeten Venus har en langt sterkere drivhuseffekt enn Jorden. Her består atmosfæren av cirka 96 prosent karbondioksid (CO₂). Drivhuseffekten fører til at overflatetemperaturen på Venus ligger så høyt som omkring 450 °C.

Prinsippene for drivhuseffekten ble første gang beskrevet av den franske fysikeren og matematikeren Joseph Fourier i 1824, da han reflekterte rundt oppdagelsen av at Jordens overflate er varmere enn det Jordens avstand fra Solen burde tilsi. Selve begrepet «drivhuseffekt» ble første gang brukt i 1907 av den engelske fysikeren John Henry Poynting.

Hvordan virker drivhuseffekten?

Naturlovene sier at alle legemer sender ut varmestråling. Denne strålingen er egentlig lys og er en ren form for energi.

Det er en sammenheng mellom temperaturen til legemet og varmestrålingen som sendes ut. Temperaturen styrer både varmestrålingens intensitet (varmetapet) og dens bølgelengde (fargen på lyset). Et eksempel er Solen som har høy temperatur og sender ut kortbølget stråling (sollyset som vi kan se med egne øyne).

Jorden har mye lavere temperatur enn solen, og sender ut varmestråling (også omtalt som infrarødt lys) som har en lengre bølgelengde enn strålingen fra Solen (og som vi ikke kan se med våre øyne).

Drivhusgassene slipper sollyset igjennom (varmestråling med kortere bølgelengde), men stopper (absorberer) den langbølgete varmestrålingen fra Jorden.

Av sollyset som Jorden mottar blir rundt 30 prosent reflektert tilbake av luft, skyer og Jordens overflate. Rundt 70 prosent av sollyset blir fanget opp (absorbert) og er med på å varme opp Jorden. Omkring 25 prosent blir absorbert i atmosfæren og 45 prosent ved bakken.

Når sollyset fanges opp av bakken, blir det omgjort til varme. Bakken gir fra seg denne varmeenergien som varmestråling til luften høyere opp, og noe av denne varmestrålingen absorberes av drivhusgassene og av skyer.

Halvparten av den absorberte strålingsenergien blir sendt tilbake mot jorden og bidrar til den økte temperaturen nær overflaten.

Ikke all varmeenergien fra bakken blir avgitt gjennom stråling. Noe av energien fører i stedet til fordampning av vann og til oppstigning av varm luft (konveksjon).

Varmetapet skjer høyere opp i atmosfæren

Varmestråling

Varmestråling ved jordens overflate (til venstre) og målt varmetap til verdensrommet fra satelitter (til høyre). Klimagasser og skyer er årsaken til mindre varmestråling ut fra atmosfæren enn fra bakken.

En annen måte å forklare drivhuseffekten på, er at atmosfærens egenskaper gjør at en planet mottar varmeenergi fra Solen i en annen høyde enn der planetens varmetap til verdensrommet skjer.

For Jorden er det slik at den mottar mest av varmeenergien fra Solen ved bakken, men avgir varme til verdensrommet i en høyde på 6,5 kilometer over bakken (et slags gjennomsnittlig høyde). Her er temperaturen i gjennomsnitt –18 °C. Det er denne temperaturen Jorden egentlig ville hatt hvis det ikke fantes drivhusgasser. Uten drivhusgassene ville varmetapet skjedd nede ved Jordens overflate.

Hvis vi observerer Jordens varmetap (infrarødt lys) fra verdensrommet, vil vi ikke se varmestrålingen ved bakken. Vi ville da sett varmestrålingen som sendes ut fra høyere luftlag. Figuren viser dette gjennom en sammenligning mellom varmestråling fra bakken (venstre; beregnet ut fra temperaturen ved to meters høyde) og varmestrålingen som satellittene måler.

Den varmestrålingen som satellittene måler, er den som Jorden slipper ut til verdensrommet (høyre). Forskjellen mellom varmestrålingen som satellittene måler, og den som bakken avgir, viser hvordan atmosfæren fanger opp varmestrålingen: varmestrålingen fra bakken (venstre) er med 250–500 watt per kvadratmeter mer intens enn jordens varmetap på 120–300 watt per kvadratmeter. Områder med høye skytopper avgir mindre varme fordi det er kaldere høyere oppe. Tørre og skyfrie ørkenområder avgir mer varme (mindre varmestråling fanges opp).

Endringer i mengden drivhusgasser

På en global skala har Jordens temperatur en nær sammenheng med mengden av drivhusgasser i atmosfæren. Dette er vist blant annet ved målinger i iskjerner som er opptil 400 000 år gamle.

I de siste tusen år før den industrielle revolusjon var det ikke så store endringer i mengden av drivhusgasser. Men i de siste to århundrene har det vært en sterk økning. Fra begynnelsen av 1700-tallet og fram til i dag, har konsentrasjonen av CO₂ i atmosfæren økt med snaut 50 prosent som følge av forbrenning av fossilt brensel og avskoging (280 ppm før den industrielle revolusjon til 418 ppm i 2022).

Det har også vært en sterk økning i konsentrasjonen av andre drivhusgasser. Konsentrasjonen av metan (CH₄) er i dag om lag 2,5 ganger høyere enn i tiden før den industrielle revolusjon. Atmosfæren er også tilført drivhusgasser som ikke forekommer naturlig, som for eksempel KFK-gasser.

Drivhusgasser

De viktigste drivhusgassene i atmosfæren er vanndamp (H₂O), karbondioksid (CO₂), metan (CH₄), lystgass (dinitrogenoksid, N₂O) og ozon (O₃).

Vanndamp står for cirka 50 prosent av drivhuseffekten på Jorden, skyer for cirka 25 prosent og CO₂ for cirka 20 prosent, ifølge publiserte resultater fra NASA. De øvrige drivhusgassene bidrar i mindre grad.

Vanndamp har størst drivhuseffekt, men den har kort levetid i atmosfæren fordi den omdannes til skyer og regner ut, noe som gjør at mengden varierer betydelig fra sted til sted.

Konsentrasjonen av vanndamp i Jordens atmosfære påvirkes ikke direkte av menneskene. Men, økt temperatur gir økt fordampning og mer vanndamp i atmosfæren, som igjen gir økt temperatur. En slik sammenheng kalles en tilbakekopling.

Drivhuseffekten er nært knyttet til vannets kretsløp gjennom måten fuktig luft stiger på (konveksjon), skydannelse, og nedbørsmønstre. Konveksjon spiller en rolle for varmestrømmen fra planetens overflate til høyere nivåer hvor den kan forsvinne ut til verdensrommet.

Andre drivhusgasser som karbondioksid, metan, lystgass og ozon har både naturlige og menneskeskapte kilder, mens drivhusgasser som klorfluorkarboner (KFK) utelukkende er menneskeskapte forbindelser.

Hvor mye hver enkelt drivhusgass bidrar til temperaturøkningen er avhengig av hvor effektivt gassen absorberer langbølget stråling fra Jorden, og hvordan dens absorberingsevne sammenfaller med andre gasser. Dessuten kommer det an på hvor mye av gassen som er til stede og hvor lenge gassene er tilstede i atmosfæren (deres såkalte levetid).

Det er stor variasjon i levetiden til drivhusgassene: fra noen måneder til 50 000 år. CO₂ har en levetid på opptil 200 år, mens metan har omkring tolv år. Metan har størst virkning på klimaet de første 20 årene etter at den er sluppet ut og før den forvandles til for eksempel CO2, mens lystgass virker mye lenger i atmosfæren.

Sammenligning av drivhusgasser

Utslipp av drivhusgasser regnes ofte om til «CO₂-ekvivalenter» ved hjelp av gassenes GWP-verdier, det vil si deres globale oppvarmingspotensial, på engelsk «Global Warming Potential». Dette angir de tilsvarende utslipp av CO₂ som gir samme oppvarmingseffekt over en valgt tidshorisont, som gjerne settes til 100 år.

CO₂ er minst effektiv som drivhusgass per kilo, men likevel er gassens bidrag til den globale oppvarmingen størst fordi mengden som slippes ut er mange ganger større enn mengden av de andre drivhusgassene.

CO₂ står for cirka 60 prosent av den menneskeskapte forsterkningen av drivhuseffekten frem til i dag.

Konsekvenser av en forsterket drivhuseffekt

Verdens klimaforskere er bekymret for at aktiviteter menneskene står bak, fører til en forsterket drivhuseffekt og en global oppvarming.

Klimafølsomheten

Klimafølsomheten, definert som økningen i temperatur hvis CO₂-konsentrasjonen dobles, har hatt et ganske robust estimat på cirka 2,0–3,0 °C siden Charney-rapporten fra 1979 (se ekstern lenke – Carbon Dioxide and Climate).

Konsekvenser av en økt drivhuseffekt

Den forsterkede drivhuseffekten, med tilhørende temperaturstigning, representerer en langsiktig og alvorlig utfordring som det er svært vanskelig å bedømme de fulle konsekvensene av.

Drivhuseffekten og vannets kretsløp er knyttet sammen gjennom fordamping, konveksjon, skyer og nedbør, noe som betyr at en økt drivhuseffekt også vil skape endringer i nedbørsmønstrene. Det finnes en rekke forsterkende og dempende tilbakekoblingsmekanismer i klimasystemet, og hvordan disse vil reagere på en forsterket drivhuseffekt og oppvarming, i tillegg til hvordan de fanges opp av klimamodellene, utgjør et vesentlig usikkerhetsmoment i vurderingen av klimaet på Jorden i framtida.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Litteratur

Kommentarer (13)